【研讨】清华大学计算机专业本科人才培养的实践探索

鲍丽薇，丁 力，马昱春，武永卫

（清华大学 计算机科学与技术系，北京 100084）

摘 要：依据“价值塑造、能力培养、知识传授”的育人理念，从价值教育模式、课堂教学模式以及学生志趣培养3 个方面探索计算机专业本科人才培养，并提出改进建议。

关键词：三位一体；本科；人才培养；志趣

0 引 言

“青年的价值取向决定了未来整个社会的价值取向，而青年又处在价值观形成和确立的时期，抓好这一时期的价值养成十分重要”。[1]习近平总书记在2014年对青年学生提出了4点希望“勤学、修德、明辨、笃行”，并明确高校的首要任务是引导学生树立正确的世界观、人生观和价值观。

清华大学围绕立德树人，坚持以人才培养为学校的根本任务。时任清华大学校长陈吉宁在2014年10月召开的全校教师会上，明确提出清华大学要实施“价值塑造、能力培养、知识传授”[2]相融合的“三位一体”育人理念。培养一流人才，价值取向是基础和关键，能力培养是本质和核心，知识传授是实现手段和具体体现。

清华大学计算机科学与技术系（以下简称“计算机系”）在人才培养过程中，始终遵循学校的办学方针，不断研讨、实践和总结，结合专业特点积极探索改进教育模式和方法，力争培养德才兼备、适应时代发展需要的复合型人才，贯彻践行“三位一体”的育人理念。本文就教师群体在价值教育模式、课堂教学模式以及学生志趣培养3个方面的实践形式进行阐述。

1 言传身教，培育核心价值观

习近平总书记强调，青年时期价值观的养成十分重要：“这就像穿衣服扣扣子一样，如果第一粒扣子扣错了，剩余的扣子都会扣错。人生的扣子从一开始就要扣好。”[1]清华大学前校长梅贻琦先生曾指出：“所谓大学者，非谓有大楼之谓也，有大师之谓也。”在办学实践中，要落实学生的价值塑造，就必须依托教师群体。高校教师在传授知识、指导学生学习和研究的同时，其人格品行也潜移默化地感染着学生，“润物细无声”地塑造着学生的价值观。

计算机系非常重视教师的“言传”和“身教”，不断尝试改进传统的教育模式，有意识地创建多个师生交流的平台，使学生在日常学习和生活中，能够时时得到名师的熏陶，从而在获得知识和提升专业能力的同时塑造自身人格。

1.1 增加并重视第一课堂交流

由于计算机专业是实践性强的学科，为了达到学以致用的目的，长期以来计算机系专业课程授课方式均采取“大课堂+ 小实验”的形式。通过大课堂面授，任课教师将课程的知识点和知识单元讲授给学生；通过课程助教（以校内攻读博士、硕士学位的在读研究生为主体）辅导完成课程实验环节。

在实际教学过程中，计算机系发现课堂规模较大的专业类课堂教学效果并不理想。有些课程的选课人数甚至超过150 人，在如此规模的课堂中，教师几乎无法协调解决学生的个体差异，更无法做到与每位学生进行深入的沟通和交流。这导致教师对学生关注度不足，从而使学生感觉与老师关系疏远，感受不到教师的思想情操和人格魅力是“可触摸”和“有温度”的。

为了从根本上解决师生接触交流不畅的问题，计算机系尝试将课堂学生数控制在70人左右。自2003 年开始，计算机系逐步针对专业基础课程、专业核心课程及专业实践类课程实施了双课堂教学。双课堂指一门课程同时开设两个课堂进行教学，教学目的、课程大纲、教学内容及知识点应保持一致；考核方式、考试内容及成绩评定标准保持一致；任课教师可以在教学方式、课程内容组织、进度安排、实验环节等方面自主安排。目前，面向对象程序设计基础、程序设计训练、数据结构、数字逻辑电路（设计）、操作系统、计算机网络原理等课程均已实施了双课堂教学，实践类课程甚至实施了多课堂。更小规模的课堂教学有利于教师与学生之间的深入交流，如展开学习互动，甚至是辩论。

在课程实验环节中，鼓励主讲教师参与到实验环节的辅导工作中。教师将学生分成若干小组完成课程实验，从而达到小规模面对面解惑指导，启发学生思维，指导学生分工协作，传递正确的科研价值观。计算机系大力推动名师上课堂，通过优秀教师与学生的交流讨论，激发学生展开深层次思考，同时优秀教师的言传身教也能进一步帮助学生树立正确的学习和研究方法。

1.2 加强第二课堂建设

近年来，计算机系越来越多的学生参加了清华大学大学生研究训练计划（students research training，简称“SRT”计划）、国家级大学生创新创业训练计划、北京市大学生创新创业训练计划等。这些学有余力的学生在指导教师的引领下，完成教师事先准备的科研项目或者由自己提出的创意项目。学生与指导教师面对面，一起探索学科前沿问题，近距离感受教师治学严谨、一丝不苟、脚踏实地的科研作风。计算机系大约有70%~80% 的学生参与了这些计划。

以上计划基本只面向大二以上年级的本科生，计算机系为了加强对新生的指导，2010 年设立并实施“新生导引计划”，该计划为每8~10位学生配备一位引导教师。引导教师负责向学生介绍计算机系的各方面情况，帮助他们在最短时间内了解学科发展历史、现状和未来趋势；同时借助一线教学科研经历，零距离向学生展示专业学习与研究的关系。计划中的引导教师主要是计算机系各研究方向的教授，他们在引导过程中融入了自身对计算机学科的理解和感受，使学生能够体会到计算机学科的魅力。

针对大二、大三年级中有志于学术研究的学生，计算机系创立并启动了“学术新星培育计划”。该计划邀请优秀教师（教授、青年拔尖人才、青年教学优秀奖获得者等）对学生进行一对一指导，探索出一条具有计算机系特色的“导师制”发展道路。与以往的SRT 计划不同，该计划以导师帮助学生规划其学术发展道路作为主要目标，通过文献调研、指导科研方向选择、实验方法总结及论文写作培训等环节培养学生的基本科研素质。据统计，2009、2010、2011 级过半数同学通过“学术新星培育计划”确立了自己未来的研究方向，甚至选定了攻读研究生的科研导师。

这些特色计划培养了学生对于计算机学科的兴趣，让新生入学伊始就有机会接触优秀教师，感触教师的学术风范和人格魅力。

1.3 强化班主任队伍

班主任是与学生大学4 年接触时间最长、角色最稳定、可以“触摸到温度”并可以与之进行心与心沟通的长者，是学生最“亲”的朋友。值得一提的是，计算机系为学生配备的班主任队伍非常有特色，是加强师生互动的一种新的尝试。

以往计算机系班级管理采取级主任制，即每个年级设立1~2 位老师作为年级主任。这样的设置更加偏重行政管理，级主任辅助系里完成学籍管理、学生思想教育方面的一些工作，因此对级主任的学术造诣要求不高。2004 年起，计算机系决定强化班主任队伍，赋予班主任工作新的使命，即在学生学业和价值观方面进行引导。近几年来，计算机系班主任队伍中不乏长江学者、国家“千人计划”入选者、学科方向带头人等，系里为学生创造了与这些大师零距离接触的氛围，使他们能够时刻受到大师耳濡目染的影响。

目前的班主任队伍中，100% 具有计算机专业硕士以上学位，其中博士学位者占到95%，并且95% 以上的班主任从事一线科研教学工作，具有很高的学术造诣。班主任队伍对学生世界观、人生观、价值观的形成起到了非常重要的引领作用，同时班主任的为人为学也一点一滴感染着同学们，伴随他们逐渐成长、成熟。强有力的班主任队伍成为计算机系和学生联结的“纽带”，真正成为了学生学习上的辅导者和专业上的指导者。

2 以学为主，培养创新能力

清华大学计算机系要培养在未来社会中具有领导力的引领者、开创者和建设者，工作重心是要创造有利于人才成长的环境，培养学生的批判性思维和创新创业能力。因此，计算机系十分注重对于学生自主能力的培养，在教学模式上从以往的“以教为主”向“以学为主”转变，逐步由以教师为课程设计核心的教学模式转变为以学生自主学习为核心的教学模式。

2.1 优化课程体系，加强实践环节

计算机系新一轮的培养方案改革主要针对学科的特点，以提高学生的实践能力和创新能力为宗旨，提出了“以实践为牵引，深化课程体系改革，实现培养方式转型，促进创新能力培养”的实施思路。改革后的课程体系大大增加了“学”的力度。

知识可以通过课堂讲课获取，但知识的运用能力必须通过实践才能够得到提升。作为从事计算机学科研究与应用的“基本功”，程序设计能力反映了学生用计算机解决实际问题的能力。为此，计算机系横向设计了一系列程序设计与实现类课程：大一上学期的“程序设计基础”和大一下学期的“面向对象程序设计基础（C++）”训练学生掌握程序设计的基本概念、基本算法思路及其实现的基本方法；大一暑期学期的“程序设计训练”、大二暑期学期的“Java 程序设计训练”以及“汇编语言程序设计”等实践类课程持续加强训练学生编程能力；在高年级专业课程（如操作系统、编译原理、人工智能导论、数值分析、计算机网络原理等）的学习中，学生通过不同的实验形式，锻炼工程设计和调试能力。

针对高年级学生实践能力的培养，除常规课程教学实验外，计算机系还设置了专业实践和专题训练两个课程。

（1）专业实践课程系列是为强化学生的硬件与系统设计能力而设置。该课程是一个综合性、创新性、研究型的大型实践教学环节，同时兼有趣味性、可竞技性等特点，课程安排为5 周全时，共计200 学时。在教师指导下，学生运用基础知识和专业知识，设计、制作、运行和调试，最终完成一个综合性的大型实验，使自身在实际动手能力、创新思维、专业知识、科研能力、团队合作等方面得到综合训练。专业实践课程系列包括网络安防、人机交互与生物特征识别、机器人足球赛、分布式编程与数据处理、计算机系统综合实验等。

（2）专题训练课程系列是为强化学生的软件设计能力而设置。该系列将计算机网络、操作系统、编译原理、数据库、以服务为中心的软件开发设计与实现等课程中能够体现软件及程序设计核心教学内容和基本能力训练的部分重要实验提取出来，重新设计成兼具一定强度和难度的能力训练专题。

2.2 增加课程挑战度

计算机系努力尝试增加课程挑战度来激发学生思维训练，挖掘内在潜能，充分调动学生自主解决问题的积极性。通过大幅度增强“学”的难度，培养学生的创新能力。如在硬件与系统类课程规划整合方面，计算机系将汇编语言程序设计、计算机组成原理、操作系统、编译原理4 门核心课程的教学内容进行统一规划，实验手段上达到了教学载体和实验平台的统一，构建了完整系统的知识体系和知识结构。通过4 门课程的系统学习，学生最终能够实现基于一个指令集系统自主设计一台功能计算机、一个操作系统核心、一个编译系统，切实全面掌握计算机系统的知识点，达到培养计算机系统的设计能力的目标。这些实验要求学生不但要掌握计算机各组成部分的基本原理和实现方法，还要掌握整个计算机系统各组成部分的内在联系和运行机制。很多同学从中获益匪浅，他们在报告中提到：“我觉得最快乐的时刻就是看到自己亲手写完并调试成功的程序通过编译的那一刻。”“通过这些实验，我对于硬件描述语言、硬件电路实现的特性有了真真正正的了解。”“这个过程中，我真正体会到了团队合作的快乐，自己不仅收获了知识，也收获了真挚的友谊。”

2.3 尝试MOOC/SPOC 的授课方式，激发学生学习主动性

美国著名心理学家布鲁纳曾指出，在教学过程中，学生是一个积极的探究者，教师的作用是要形成一种学生能够独立探究的情境，而不是提供现成的知识。学习的主要目的不是要记住教师和教科书上所讲的内容，而是要学生参与该学科知识体系建立的过程。MOOC 的教学模式的根本在于改变了教师和学生的角色。在这种模式下，学生成为课程的主导者，需要主动去寻找资料，完成功课，进行研究。这种教学模式点燃了学生学习课程的热情。

2013 年9 月， 清华大学发布了首个中文MOOC 平台——学堂在线。计算机系把握此次契机，鼓励教师尝试制作MOOC 课程，探索适合计算机专业特色的课堂教学模式，真正做到培养和激发学生自主学习的热情。截至目前，计算机系已有10 门课程参与了尝试，如程序设计基础、数据结构、操作系统、汇编语言程序设计等。

伴随着MOOC 的兴起，小规模限制性在线课程SPOC(small private online course) 成为另一种极具特色的新式课堂。SPOC 可以说是MOOC的一种分支，是在MOOC 的基础上创造出一个混合型的教学环境。教师要求学生上课前通过MOOC 平台完成课程的听讲环节，将存在的疑问提前发给老师和助教，课堂上师生间相互探讨，共同解决难点，同时提出更深入的问题。SPOC既融合了MOOC 的优势，又弥补了传统课堂的不足，更加强调赋予学生完整、个性化、深度的学习体验，提高了课程完成率和学习质量，对学生自主学习、深入思考提出了更高的要求。目前SPOC 已在程序设计基础、数据结构、操作系统等课程率先实施，今年将会陆续覆盖其他几门课程。

3 志趣培养，开启计算人生

清华学子都深知一句话：“选择了清华，就选择了一生的责任。”计算机系承担着把这些优秀学子培养成才的重任，如何使学生“树立学习志向”，进而“激发学习兴趣”，成为计算机系不断提高人才培养质量的中心工作。

针对低年级本科生，计算机系注重对其注入“计算人生”的原动力。

（1）思想教育方面。计算机系着眼于增强学生的专业自豪感和使命感，通过“ 新生导引计划”培养新生的责任意识，通过“新生骨干培养计划”锻炼新生的基本社会工作能力，提高他们沟通表达、对外交流、组织协调等综合素养，加强社会责任感。

（2）专业知识教育方面。计算机系着眼于向学生快速普及计算机学科的基本知识与学科方向，以帮助学生快速切入大学学习、合理规划本科4 年生活。如计算机系经过多年的研讨，为学生开设了计算机科学导论和计算科学与生涯规划课程。前者介绍了计算机所包含的学科方向和主要研究内容，后者介绍计算机学科的发展，同时向学生展示学习计算机学科将来可能进入怎样的职业，完成什么样的工作。除此以外，计算机系还通过学生团体（如学生会、团委、科协等）邀请IT 业界精英到学生中作报告，与学生面对面交流，同时组织学生进入业界和相关科研院所参观实践。实践能够给学生最直接的感官冲击，这些活动给学生有了从业界观察学科的机会，了解到学习计算机学科可以做什么。

对于高年级本科生，计算机系则侧重以创新精神与实践能力为突破口，激发学生的学习兴趣。创新精神是研究型人才的基本素质，实践能力是专业教育的核心内容和目标，需要在大学的不同阶段得到锻炼和提升。智能体大赛、挑战杯赛等赛事很好地激发了同学们参与科技创新的积极性；通过学术新星培育计划、SRT 项目、国家级（北京市）大学生创新创业训练计划等，充分调动导师力量，帮助同学合理规划学术道路，努力提高同学的创新精神，培养学术志趣。目前，计算机系还成立了学生特殊兴趣小组(specialinterest group，简称“SIG 计划”），旨在引导学生根据自身的兴趣爱好加入各类兴趣团体，自主开展第二课堂活动。SIG 计划以学生为主体，系里在制度建设、团队管理、资金保障、对外宣传等各方面给予帮助和支持。目前已经成立10个SIG，涉及文体、学术创新、科技创业、公益志愿、职业规划等方面。

4 后续工作及展望

清华大学实施价值塑造、能力培养、知识传授“三位一体”的育人理念，计算机系在本科人才培养实践中不断改进教育模式，以培养出适应时代发展的“中流砥柱”。 虽然目前采取的一些方式方法在一定程度上为人才培养提供了良好的土壤和环境，但人才培养工作任重而道远，还需要在以下方面进行改进和完善：

（1）进一步加强教师对学生的思想引导，使其树立正确的世界观、人生观和价值观。例如进一步加强对班主任、新生导引计划导师、学术新星导师的要求，尝试请其中部分优秀教师参加学生的党支部活动，深入开展学生思想政治教育工作。

（2）继续优化课程体系，增加学生的自由选择度。目前，计算机系已经开设了一门硬件实验的挑战性课程，后续进一步完成软件方向的课程梳理，设计相应的挑战性实验课程，继续研讨专业领域课程体系建设。

（3）支持更多的学生创新团队。动员掌握科学前沿技术的青年教师积极参与，做好学生兴趣团队计划（SIG 计划）的推动和辅导工作。

参考文献：

[1] 习近平. 青年要自觉践行社会主义核心价值观：在北京大学师生座谈会上的讲话[EB/OL]. (2014-05-04)[2015-05-04]. http://news.xinhuanet.com/politics/2014-05/05/c_1110528066.htm.

[2] 陈吉宁. 全面深化教育教学改革, 大力提升人才培养质量[EB/OL].(2014-10-16)[2015-05-04].http://news.tsinghua.edu.cn/publish/news/4214/2014/20141017140021943754294/20141017140021943754294_.html.

第一作者简介：鲍丽薇，女，计算机系7 级职员，软件工程专业，[e-mail].

（本文详见2015年第11期）